JP2003500863A - 集積化された光チャネル導波路増幅器およびポンプ源を有する小型光増幅器パッケージ - Google Patents

集積化された光チャネル導波路増幅器およびポンプ源を有する小型光増幅器パッケージ

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JP2003500863A
JP2003500863A JP2000620764A JP2000620764A JP2003500863A JP 2003500863 A JP2003500863 A JP 2003500863A JP 2000620764 A JP2000620764 A JP 2000620764A JP 2000620764 A JP2000620764 A JP 2000620764A JP 2003500863 A JP2003500863 A JP 2003500863A
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channel waveguide
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JP2000620764A
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エル．ローレンス ブライアン
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モレキュラー オプトエレクトロニクス コーポレイション
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Abstract

(57)【要約】 集積化された光導波路、ポンプ源、および光ファイバから結合された入力光信号を増幅するための他の光学構成部品を備える光学増幅器である。増幅器は、ハウジング内に取り付けられたこれらの構成部品と、入力および出力光信号を適切なポートへおよび適切なポートから結合するための、および光ポンプ信号をその源から導波路へ搬送するための適切な光学系を含む。開示される光導波路は、比較的小さいサイズを有するチャネル導波路増幅チップであり、開示されたポンプ源は、ハウジングの外部からハウジングへ加えられた電気信号（例えば電力）だけにより、ハウジング内に光ポンプ信号を生成することができるレーザダイオードである。他の光学構成部品は、増幅器ハウジングにおいて同時に動作する光処理を提供することができる。開示された光増幅器は、知られている他のシステムより有利なサイズおよび価格を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （関連出願の相互参照） 本出願は、以下の本願譲渡人に譲渡され、先に出願された同時係属の米国特許
出願に関する。 １．「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ ａｎ Ｏｐｔｉｃａ
ｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ（光導波路の製造方法）」の名称で、１９９８年７月２
３日に出願された米国特許出願第０９／１２１４５５号 ２．「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ａｍｐｌｉｆ
ｉｅｒ（光チャネル導波路増幅器）」の名称で、１９９８年９月２３日に出願さ
れた米国特許出願第０９／１５９０１２号 これら先に出願された各米国特許出願は、参照によって本明細書にその全体を
組み込む。
【０００２】 （技術分野） 本発明は、光増幅器に関し、より詳細には、小型の光導波路増幅器チップ（ｏ
ｐｔｉｃａｌ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｃｈｉｐ）およびそ
のチップに集積化された光ポンプを有するコンパクトな低コスト光増幅器パッケ
ージに関する。
【０００３】 （発明の背景） 光通信の分野は過去数年にわたって驚くべき成長を経験し、その大部分がエル
ビウムドープファイバ増幅器（Ｅｒｂｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐ
ｉｆｉｅｒ、（ＥＤＦＡ））の発展および配備によって広範囲に促進された。
【０００４】 光増幅器に先立って、光ファイバ通信システムは、信号を増幅し長距離の光伝
送に関連する損失を相殺するために、電気的な中継器を必要とした。これらの電
子装置は、伝送された光信号を電子的な領域に変換し、増幅し、電気信号を再成
形し、電気信号を光信号に変換してファイバシステムの次の区間へ渡した。
【０００５】 電子検出器は、様々な波長を識別することができず、したがって、多波長シス
テムは、システム内に各波長ごとに独立した中継器と、それぞれの各中継器に各
波長を分離するための必要なフィルタリング構成部品を必要とする。図１ａは、
１６チャネル中継器システム１０のブロック図を示す。必要となる多数の機器が
、中継器を使用する多波長通信システムを非常に高価なものにしていた。
【０００６】 しかしながら、ＥＤＦＡの配備は、光ファイバ通信ネットワークのトポロジを
変えた。光増幅器は、単一装置で多波長を独立して増幅できるため、多波長シス
テムは、単一の光増幅器を使用することができる。図１ａの１６チャネル中継器
システムは、１６チャネルを個々のファイバ１４に取り出すための波長デマルチ
プレクサ１２、１６個の中継器１８、および１６個の個別の波長を再結合するた
めの波長マルチプレクサ１６を必要とする。この全てが、図１ｂに示される単一
のＥＤＦＡ２０に置き換えられる。
【０００７】 最小の追加の増幅器費用とともに、多数のチャネルを単一のファイバに追加で
きる能力は、光ファイバ通信システムの帯域幅に爆発的な増加を作り出した。配
備されたシステムは、１秒間の動作当り１０分の数ギガビット（ｓｕｂ−ｇｉｇ
ａｂｉｔ）の単一のチャネルから、チャネルの１秒間の動作当り数ギガビットの
１２８チャネルになった。
【０００８】 光通信システムの帯域幅における連続する進展は、光ネットワークにおける、
より複雑な機能に関する新しい要求をもたらした。この要求を満足するために、
製造者は、ますますより小さくかつよりコンパクトなパッケージに入れられ、そ
れと同時に単一の装置に多くの機能を集積化した装置を望んでいる。多くの光ネ
ットワーク構成部品の縮小し続けるサイズとは全く対照的に、ファイバの最小曲
げ半径（ｂｅｎｄ ｒａｄｉｕｓ）の固定された値のため、ＥＤＦＡは難しい制
限に直面している。曲げ損失は曲げ半径に比例し、したがって半径は大きく保た
なければならない。そのようなファイバの公称半径は、約３．７５ｃｍであり、
その結果コイル半径は約７．５ｃｍ（約３インチ）となり、次に最小パッケージ
平面寸法は、少なくとも３．５インチ×３．５インチ（約８．９ｃｍ×８．９ｃ
ｍ）になる。したがって、アイソレータ、９８０／１５５０ｎｍマルチプレクサ
、およびモニタタップなどの多くの構成部品とフォトダイオードとが、パッケー
ジ内に集積化されるが、フットプリント（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）は、エルビウム
ドープファイバコイルの最小径によって制限されたままである。現在、公称パッ
ケージ寸法は、約６×６インチ（約１５．２ｃｍ×１５．２ｃｍ）である。
【０００９】 半導体光増幅器（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉ
ｆｉｅｒ、ＳＯＡ）も利用でき、増幅のための電気的な（光学的ではなく）ポン
プ源による。しかしながら、それらの性能特徴は、ＥＤＦＡと比べて多くの領域
では不充分であることが知られている。
【００１０】 より多くの機能を有するよりコンパクトな装置に対する要求は、これらの装置
の価格を下げる必要性を伴う。光システム設計者がネットワークの複雑さを上げ
ると、必要な光電子構成部品の数が非常に増大する。電子的な中継器を有する多
波長システムが非常に高価であることと全く同じ理由のため、より複雑なネット
ワークは、同じ価格の問題に直面し始めた。したがって、システム内の「実際の
面積（ｒｅａｌ ｅｓｔａｔｅ）」は、貴重であり、より小さいことを必要とす
る集積された装置だけではなく、価格も、高価な構成部品をより少ないことも必
要とする重要な役割を果たす。
【００１１】 ＥＤＦＡは、ＷＤＭとして知られている光通信における最新のブームをもたら
す、重要な力のある技術である。通信システムが発展し広がり続けるので、シス
テム設計者は、現在の装置より小さくより安い新規装置、特に増幅器の必要性が
分かった。したがって、追加された機能のための追加の装置を組み込む能力を有
するコンパクトな低価格の光増幅器が必要である。
【００１２】 （発明の概要） 本発明によって、従来の解決方法の欠点が解消され、追加の利点が提供される
。本発明は、その一態様において、光信号入力および出力ポートを備えるハウジ
ング、入力ポートからの入力光信号をそれらに加えられた光ポンプ信号を使用し
て光学的に増幅するための前記ハウジング内のチャネル導波路チップ、および、
光ポンプ信号を生成するためのハウジング内の光ポンプ源を有する光増幅器であ
る。
【００１３】 増幅器は、入力光信号を入力ポートからチャネル導波路チップへ伝送するため
の入力結合光学系（ｏｐｔｉｃ）と、出力光信号をチャネル導波路チップから出
力ポートへ搬送するための出力結合光学系とを含むこともできる。
【００１４】 一実施形態において、チャネル導波路チップは、入力光信号を受け取るための
入力端および出力光信号を作るための出力端を有する直線コアと、光ポンプ信号
を受け取る表面とを含む。チャネル導波路チップの表面は、その直線コアと約４
５度で配置される。光ポンプ源は、コアと約９０度の角度で光ポンプ信号を伝送
する。チップは、光ポンプ信号を直線コア内に反射するために、表面の上に被着
された反射コーティングを含むこともできる。プリズムが、入力光信号を同一直
線上からコア内に向けるために、表面の上に被着されることができる。
【００１５】 光ポンプ源が、ハウジング内部で光ポンプ信号を生成するレーザダイオードと
することができ、増幅器の光ポートだけが、光信号入力および出力ポートである
。
【００１６】 使用される構成部品のタイプに応じて、本発明は、少なくとも１つの平面寸法
において、約３インチ（約７．６ｃｍ）より小さいパッケージ寸法を達成する。
【００１７】 本明細書に開示された増幅器は、コンパクトで価格が有利なパッケージ内に、
チャネル導波路増幅チップ、信号を導波路へおよび導波路外へ結合するための適
切な光学系、ポンプレーザダイオード、およびポンプレーザダイオードからの光
を導波路へ集束するための適切な光学系を提供する。さらに、増幅器は、追加さ
れた機能性のための追加の光学構成部品を集積化するために構成することもでき
る。したがって、本発明は、信号増幅を提供するために通信システム内に必要な
空間を最小化することができ、スプリッタ（ｓｐｌｉｔｔｅｒ）、波長マルチプ
レクサまたはデマルチプレクサ、または光学アド／ドロップマルチプレクサ（ｏ
ｐｔｉｃａｌ ａｄｄ／ｄｒｏｐ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）などの追加の構成
部品と集積化することができる、低価格でコンパクトなパッケージにおいて大き
な光増幅を提供する。
【００１８】 （好ましい実施形態の詳細な説明） 図２ａ〜ｂを参照すると、本発明によるコンパクトな導波路増幅器１００およ
び１００′は、チャネル導波路増幅器チップ１１０、（入力ファイバ１２２から
の光入力信号を結合する）信号入力結合光学系１２０、（光出力信号を出力ファ
イバ１３２に結合する）信号出力結合光学系１３０、ポンプレーザ１４０、およ
び（ポンプレーザ１４０とチップ１１０との間で光ポンプ信号を結合する）ポン
プ結合光学系１５０を含む。所定の構成部品は、アライメントベンチ１９０で位
置合せすることができる。平面光波回路１７０およびその関連する結合レンズ１
８０などの光学構成部品は、図２ａの増幅器１００に簡単に集積化できるが、図
２ｂのより小さいバージョンの増幅器１００′からは省略される。
【００１９】 （例えば、ニッケル／金めっきされた）ハウジング１６０のコンパクトなサイ
ズは、以下に更に説明される、集積化されたダイオードポンプ１４０を使用する
能力が結合された、小さい導波路チップ１１０により得られる。
【００２０】 図３〜４に詳細に示される例示的なチャネル導波路チップ１１０は、「Ｏｐｔ
ｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ（光チャ
ネル導波路増幅器）」の名称の上述のように組み込まれた米国特許出願第０９／
１５９０１２号に開示されるタイプであることができ、および「Ｍｅｔｈｏｄ
ｆｏｒ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ ａｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ
（光導波路の製造方法）」の名称の上述のように組み込まれた米国特許出願第０
９／１２１４５５号に開示された手順を使用して製造できる。導波路チップ１１
０は、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ガラス、またはＮｄ：ガラスなどの、活性イオンで
ドープされた直線コア２１２からなる。導波路のコンパクトな特質は、ゲインの
高い材料の使用によって可能となる。特に適用性があるのは、ほぼ１００倍の原
子数密度を有し、クエンチング作用を受けず、かつ通常ＥＤＦＡで使用されるシ
リカ相当物に対して、２倍の放出断面を有する、エルビウム／イッテルビウム（
Ｅｒ／Ｙｂ）をともにドープされたリン酸ガラスの族である。コア２１２は、断
面は公称では方形であり、側方のサイズが１０μｍから３０μｍであることがで
きる。周囲のクラッド２１４は、より低い屈折率のドープされていない材料であ
ることができる。導波路２１６の一端は、導波路軸に対して４５度の角度（α）
で研磨できる。角度を付けて研磨された端は、その後、加えられるポンプ信号２
１１を反射するためにコーティング２２０され、入力光信号を信号２１３として
コア内に同直線上に向けるために、コアに対して屈折率を整合したプリズム２３
０に重ね合わされる（および紫外線（ＵＶ）硬化光接着剤で導波路に結合される
）。
【００２１】 導波路の反対側の端は、２つの方法の１つで作成できる。第１の設計（図４に
示される）は、裏面反射を最小化するために、反射防止（ＡＲ）コーティング２
２２を備える垂直端面２１８を使用する。しかしながら、ＡＲコーティングが不
充分であるなら、第２の設計オプション（図２ａ〜ｂに示される）は、４５度で
対向する端を研磨し、さらに反射を少なくするために、ＵＶ硬化接着剤を備える
屈折率整合された直角プリズムを結合することを含む。
【００２２】 一実施形態におけるチャネル導波路チップ１１０は、長さが約１０〜３０ｍｍ
であり、増幅器１００′の増幅器ハウジングの全体平面寸法（すなわち、図２ａ
の増幅器１００の任意のＰＬＣ１７０および結合レンズ１８０なしの、図２ｂの
図の長さおよび幅）は、したがって約１．５インチ（約３．８ｃｍ）×約２．５
インチ（約６．４ｃｍ）であることができる。（パッケージの厚みは、約３／４
インチ（約１．９ｃｍ）である。）この、より小さい全体平面寸法は、対象の１
５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍの帯域幅で、６×６インチ（約１５．２×１５．２ｃ
ｍ）の同等の機能のＥＤＦＡ増幅器の全体平面寸法と対照的であり、実際に、最
小曲げ半径に基づく上述の３×３インチ（約７．６×７．６ｃｍ）のＥＤＦＡの
完全な理論的な平面寸法よりも優れている。したがって本発明は、約３インチ（
約７．６ｃｍ）より小さい少なくとも１つの（および実際には両方の）平面寸法
を提供する。増幅器１００および１００′の導波路チップ１１０は、比較的短い
装置において高いゲインを提供し（ＥＤＦＡにおける一般的な数メートルのエル
ビウムドープファイバと比較すると）、したがって、結果としてより小さいサイ
ズの増幅器ハウジングを生じる。
【００２３】 導波路１１０は、導波路ゲインのために光ポンプ信号２１１の源を提供するポ
ンプ源を必要とする。図２ａを参照すると、本明細書に開示された例示的なポン
プ源１４０が、熱電気冷却器（ｔｈｅｒｍｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｏｌｅｒ
、ＴＥＣ）１４２により一定温度に維持された、サブマウント上のシングルまた
はマルチモードレーザダイオードである。例示的なダイオードは、Ｈｉｇｈ Ｐ
ｏｗｅｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．より入手可能な、モデル番号ＨＰＤ１００
５ＣのＯｐｅｎ Ｈｅａｔ Ｓｉｎｋ Ｐａｃｋａｇｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏ
ｄｅである。電力が、外部ピン１４４を介して、レーザダイオードおよびＴＥＣ
の両方に供給される。追加のピンを、ポンプレーザパワーをモニタするためのモ
ニタフォトダイオード、ポンプレーザ温度をモニタするためのサーミスタ、およ
びゲインモニタリングセンサ（図示せず）を組み込むために含むこともできる。
ポンプレーザダイオードからの信号２１１を導波路１１０に結合するために、レ
ンズ１５０は、導波路のコーティングされた端面から４５度それた導波路にパワ
ーを集束するために使用される。したがって、ポンプ源は、導波路の長手軸に対
して９０度の角度で光ポンプ信号を伝送するために配置されることができる。特
に、光ポンプ信号は、増幅器ハウジング内部で生成され、追加の光入力ポートは
ポンプ信号のために必要ない。この特徴は、本明細書に開示される増幅器によっ
て提供される価格および空間の低減を付加する。
【００２４】 増幅器１００および１００′は、光信号を導波路１１０内へおよび導波路１１
０外へ結合するために使用される光学系も含む。導波路の入力側は、一般に埋め
込まれた後部のプリズム２３０（図４）であり、したがって、シングルモードフ
ァイバ１２２出力を導波路チップ１１０内に像形成するために、一組の光学系１
２０が必要である。最小限として、低い開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒ
ｔｕｒｅ、ＮＡ）の整合された一対のレンズを、１：１の強度比を備えるファイ
バ出力を導波路内に像形成するために使用できる。他のオプションは、導波路コ
アを満たすためにビームを拡張することができるレンズを含む。いずれにせよ、
入力光学系の目的は、入力ファイバ１２２からの信号光を可能な限り少ない損失
で導波路に結合することである。側部で約１０μｍより大きい寸法のコアに関し
て、１：１撮像レンズが非常に良く機能する。
【００２５】 結合光学系１３０は、導波路からの信号を回復し、信号を光ファイバ１３２に
戻す。側部で１０μｍ〜１５μｍ以下の導波路に関して、１：１撮像レンズは、
２ｄＢ〜３ｄＢだけ小さい全結合損失の結合を生じる。結合損失をさらに低減さ
せるために、画像縮小を提供するレンズを必要とすることができる。同様に、よ
り多くの導波路のために、画像縮小のある形態が必要であることもある。
【００２６】 本明細書に開示された増幅器のコンパクトな特質は、追加の構成部品の一体化
を容易にする。例えば、図２ａに示されるように、任意の平面光波回路（Ｐｌａ
ｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＰＬＣ）１７０は、例えばシリ
カ導波路スプリッタ（例えば、Ｇｏｕｌｄ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃｓのモデル
番号４７−１０３３５−１８−０５６３１）、またはアレイ導波路格子（Ａｒｒ
ａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ、ＡＷＧ）マルチプレクサ（例え
ば、Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｃ．
のモデル番号、ＡＷＧ−ＷＢ−１×８−２００Ｇ−１．５−Ｍ−ＦＣ）であるこ
とができる。これらの各装置は、フィルタ能力におけるその性能のため、各装置
に関連する高い挿入損失を有している。しかしながら、小さいパッケージ内に上
述のコンパクトな低価格の増幅器と集積化されたとき、固有の損失は、いわゆる
「損失の無い（ｌｏｓｓｌｅｓｓ）」バージョンを作るために相殺される。多く
の利点が、ＰＬＣ１７０などの１つ、あるいはいくつかの追加の光電子構成部品
と集積化される小さく安い増幅器から得られる。
【００２７】 チャネル導波路チップに基づく本明細書で説明された増幅器は、光ファイバシ
ステムで使用される、コンパクトな価格の安い解決方法を提供する。その第１の
適用は、空間が貴重であり、より小さい装置が必要である通信システムにおける
光増幅である。さらにこれらの増幅器は、設計者が、所望の性能を達成するため
に多数の価格の安い装置を必要とするシステムでの使用に理想的である。最後に
、それらのコンパクトな特質のため、増幅器は、スプリッタまたはマルチプレク
サおよびデマルチプレクサなどの、他の装置と集積化することができる。パッケ
ージ内に追加の構成部品を追加するとき、構成部品に関係する挿入損失は、これ
らの非常に似ている光構成部品の「損失の無い」バージョンの発展を許容する、
光増幅によって相殺されることができる。
【００２８】 本発明について、本発明の好ましい実施形態を参照して特に示し、記載したが
、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細における様々
な変更が加えられることは、当業者なら理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
本発明として考えられる主題が、特に指摘され、明細書の最初の部分に明瞭に
請求されている。しかしながら、本発明のさらなる目的および利点とともに、実
際の構成および方法の両方に関しての本発明は、好ましい実施形態の詳細な説明
と添付の図面とを参照して、最も良く理解されることができる。
【図１ａ】 マルチチャネル光信号を増幅する電気的な中継器の解決方法の概略形態を示す
。
【図１ｂ】 マルチチャネル光信号を増幅するＥＤＦＡ解決方法の概略形態を示す。
【図２ａ】 特に概略形態における、ハウジングのカバーが取り外された本発明による光増
幅器の上面図である。
【図２ｂ】 特に概略形態における、ハウジングのカバーが取り外された本発明による光増
幅器の別の実施形態の上面図である。
【図３】 本発明による、図２ａ〜ｂの増幅器に使用されるチャネル導波路増幅チップの
斜視図である。
【図４】 図３のチャネル導波路チップの代わりの実施形態の正面断面図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年５月１７日（２００１．５．１７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】 （関連出願の相互参照） 本出願は、以下の本願譲渡人に譲渡され、先に出願された同時係属の米国特許
出願に関する。 １．「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ ａｎ Ｏｐｔｉｃａ
ｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ（光導波路の製造方法）」の名称で、１９９８年７月２
３日に出願された米国特許出願第０９／１２１４５５号 ２．「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ａｍｐｌｉｆ
ｉｅｒ（光チャネル導波路増幅器）」の名称で、１９９８年９月２３日に出願さ
れた米国特許出願第０９／１５９０１２号
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】 半導体光増幅器（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉ
ｆｉｅｒ、ＳＯＡ）も利用でき、増幅のための電気的な（光学的ではなく）ポン
プ源による。しかしながら、それらの性能特徴は、ＥＤＦＡと比べて多くの領域
では不充分であることが知られている。日本国特許公開番号０３００３２８３（
０９−０１−９１）；出願番号０１１３７０６５（３０−０５−８９）は、ポン
プ源によって横断方向に照射される、パッケージされていない導波路を開示する
。このポンプは、導波路内にガイドされておらず、したがってこの解決方法を使
用すると不適切な吸収（およびしたがって増幅）が存在するであろう。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】 図３〜４に詳細に示される例示的なチャネル導波路チップ１１０は、「Ｏｐｔ
ｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ（光チャ
ネル導波路増幅器）」の名称の上述のように組み込まれた米国特許出願第０９／
１５９０１２号に開示されるタイプであることができ、および「Ｍｅｔｈｏｄ
ｆｏｒ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ ａｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ
（光導波路の製造方法）」の名称の米国特許出願第０９／１２１４５５号に開示
された手順を使用して製造できる。導波路チップ１１０は、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｅｒ
：ガラス、またはＮｄ：ガラスなどの、活性イオンでドープされた直線コア２１
２からなる。導波路のコンパクトな特質は、ゲインの高い材料の使用によって可
能となる。特に適用性があるのは、ほぼ１００倍の原子数密度を有し、クエンチ
ング作用を受けず、かつ通常ＥＤＦＡで使用されるシリカ相当物に対して、２倍
の放出断面を有する、エルビウム／イッテルビウム（Ｅｒ／Ｙｂ）をともにドー
プされたリン酸ガラスの族である。コア２１２は、断面は公称では方形であり、
側方のサイズが１０μｍから３０μｍであることができる。周囲のクラッド２１
４は、より低い屈折率のドープされていない材料であることができる。導波路２
１６の一端は、導波路軸に対して４５度の角度（α）で研磨できる。角度を付け
て研磨された端は、その後、加えられるポンプ信号２１１を反射するためにコー
ティング２２０され、入力光信号を信号２１３としてコア内に同直線上に向ける
ために、コアに対して屈折率を整合したプリズム２３０に重ね合わされる（およ
び紫外線（ＵＶ）硬化光接着剤で導波路に結合される）。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】 本発明について、本発明の好ましい実施形態を参照して特に示し、記載したが
、本発明の範囲から逸脱することなく、形態および詳細における様々な変更が加
えられることは、当業者なら理解するであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ， ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光信号入力および出力ポートを有するハウジングと、 前記入力ポートに加えられた光ポンプ信号を使用して前記入力ポートからの入
    力光信号を光学的に増幅するための前記ハウジング内のチャネル導波路チップと
    、 光ポンプ信号を生成するための前記ハウジング内の光ポンプ源とを備えること
    を特徴とする光増幅器。
  2. 【請求項２】 前記入力光信号を前記入力ポートから前記チャネル導波路チ
    ップへ伝送するための入力結合光学系と、 出力光信号を前記チャネル導波路チップから前記出力ポートへ搬送するための
    出力結合光学系とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
  3. 【請求項３】 前記チャネル導波路チップが、 入力光信号を受け取るための入力端と出力光信号を生成するための出力端とを
    有する直線コアと、 前記光ポンプ信号を受け取る表面とを備えることを特徴とする請求項１に記載
    の光増幅器。
  4. 【請求項４】 導波路増幅チップの前記表面がその前記直線コアと約４５度
    の角度で配置され、前記光ポンプ源が前記コアと約９０度の角度で前記光ポンプ
    信号を伝送し、前記チャネル導波路チップが、 前記光ポンプ信号を前記直線コア内に反射するように前記表面の上に被着され
    た反射性コーティングをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の光増幅
    器。
  5. 【請求項５】 前記チャネル導波路チップが、 前記入力光信号を前記直線コア内に同一直線上から向けるように前記表面の上
    に被着されたプリズムをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の光増幅
    器。
  6. 【請求項６】 前記光ポンプ源が、前記ハウジング内部で前記光ポンプ信号
    を生成するレーザダイオードであり、前記増幅器の光ポートだけが前記光信号入
    力および出力ポートであることを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
  7. 【請求項７】 前記ハウジングが、約３インチ（約７．６ｃｍ）より小さい
    少なくとも１つの平面寸法を有することを特徴とする請求項１に記載の光増幅器
    。
  8. 【請求項８】 前記チャネル導波路チップと協働して動作する、前記ハウジ
    ング内の追加の光構成部品をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光
    増幅器。
  9. 【請求項９】 増幅器ハウジングに加えられた入力光信号を光学的に増幅す
    る方法であって、 前記ハウジング内で光ポンプ信号を生成すること、 前記入力光信号の増幅された出力光信号への増幅を容易にするために前記ハウ
    ジング内のチャネル導波路チップへ前記光ポンプ信号を加えることを含むことを
    特徴とする方法。
  10. 【請求項１０】 前記生成することが、前記ハウジング内のレーザダイオー
    ドを使用することを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 光信号として前記入力光信号および前記出力光信号だけを
    前記ハウジングに結合することをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の
    方法。
  12. 【請求項１２】 入力結合光学系を使用して、前記入力光信号を第１の光フ
    ァイバから前記チャネル導波路チップへ結合すること、および 出力結合光学系を使用して、増幅された出力光信号を前記チャネル導波路チッ
    プから第２の光ファイバへ結合することをさらに含むことを特徴とする請求項９
    に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記チャネル導波路チップが、 入力光信号を受け取るための入力端と出力光信号を生成するための出力端とを
    有する直線コアと、 前記光ポンプ信号を受け取る表面とを備えることを特徴とする請求項９に記載
    の方法。
  14. 【請求項１４】 前記チャネル導波路チップの前記表面が前記チャネル導波
    路チップの前記直線コアと約４５度の角度で配置され、前記光ポンプ源が前記コ
    アと約９０度の角度で前記光ポンプ信号を伝送し、前記チャネル導波路チップが
    、 前記光ポンプ信号を前記直線コア内に反射するように前記表面の上に被着され
    た反射性コーティングをさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の方法
    。
  15. 【請求項１５】 前記チャネル導波路チップが、前記入力光信号を前記直線
    コア内に同一直線上から向けるように前記表面の上に被着されたプリズムをさら
    に備えることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 光増幅器を製造する方法であって、 光信号入力および出力ポートを有するハウジングを提供すること、 前記入力ポートに加えられた光ポンプ信号を使用して前記入力ポートからの入
    力光信号を光学的に増幅するために前記ハウジング内にチャネル導波路チップを
    配置すること、および 前記光ポンプ信号を生成するために前記ハウジング内に光ポンプ源を配置する
    ことを含むことを特徴とする方法。
  17. 【請求項１７】 前記入力光信号を前記入力ポートから前記チャネル導波路
    チップへ伝送するために入力結合光学系を提供すること、および 出力光信号を前記チャネル導波路チップから前記出力ポートへ搬送するために
    出力結合光学系を提供することをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載
    の方法。
  18. 【請求項１８】 前記チャネル導波路チップが、 入力光信号を受け取るための入力端と出力光信号を生成するための出力端とを
    有する直線コアと、 前記光ポンプ信号を受け取る表面とを備えることを特徴とする請求項１６に記
    載の方法。
  19. 【請求項１９】 導波路増幅チップの前記表面がその前記直線コアと約４５
    度の角度で配置され、前記光ポンプ源が前記コアと約９０度の角度で前記光ポン
    プ信号を伝送し、前記チャネル導波路チップが、 前記光ポンプ信号を前記直線コア内に反射するように前記表面の上に被着され
    た反射性コーティングをさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載の方法
    。
  20. 【請求項２０】 前記チャネル導波路チップが、前記入力光信号を前記直線
    コア内に同一直線上から向けるように前記表面の上に被着されたプリズムをさら
    に備えることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記光ポンプ源が、前記ハウジング内部で前記光ポンプ信
    号を生成するレーザダイオードであり、前記増幅器の光ポートだけが前記光信号
    入力および出力ポートであることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記ハウジングが、約３インチ（約７．６ｃｍ）より小さ
    い少なくとも１つの平面寸法を有することを特徴とする請求項１６に記載の方法
    。
  23. 【請求項２３】 前記チャネル導波路チップと協働して動作する、前記ハウ
    ジング内の追加の光構成部品を提供することをさらに含むことを特徴とする請求
    項１６に記載の方法。
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